和数学初学者谈谈背公式和熟悉解题技巧的重要性

更新时间:2023-12-22 20:30:33作者:橙橘网

和数学初学者谈谈背公式和熟悉解题技巧的重要性



本文作者:刘瑞祥,[遇见数学]感谢刘老师一直来关注支持!

学数学,需要背吗?需要技巧吗?

先说结论:两者都需要。

为什么?

我们经常看到一些人说,数学最重要的是理解概念,死记硬背是要不得的,技巧是不重要的,如此等等。

但是,“死记硬背”要不得,并不代表完全不需要背,概念重要,也不代表技巧不重要。除了小时候要背乘法口诀外,还有一些需要“背一背”的东西。

比如二次方程的求根公式,是由配方法得来的,但是当我们得到这个公式后,再遇到二次方程,往往是直接套用这个公式,而不是从头给方程配方了。这也正是这个公式的意义,它可以让你直接写出答案,不必再配方了。

事实上,所有公式的意义,都是让你不必从头开始一点点推导。原则上说,这些公式都可以直接从概念推出来,但如果你每次用公式都从头推导的话,那这些公式还有什么用呢?

从某个角度来说,公式就像围棋中的定式一样,只要你按照定式走下去,总可以得到一个“不坏”的结果。可为什么前辈围棋大师吴清源先生说自己不背定式(相当于某个数学天才说自己不背公式一样)?因为他是吴清源,是Alpha Go出现之前最接近“围棋之神”的人,他下的棋本身就是定式,我们普通人还是老实一点好。更何况,数学公式的重要性远胜于围棋中的定式。



当然,数学上的公式太多了,人的精力有限,不可能记得所有公式,所以我这里强调的,是背一些重要的公式。这些公式的重要性,基本不亚于乘法口诀。比如 e^x 的导数非常重要,你学会这个之后,自然会计算 a^x 的导数,因为只要你把 a 换成 e^(ln a),原式子就变成了 e^(x ln a),用复合函数求导公式就可以算出来了——看,又是公式。



再比如初等数学里,你已经学过了很多三角形面积公式,但是很显然不是全部。比如给出三角形的两个角及其公共边的长度,能不能确定这个三角形的面积?这显然也可以有一个公式,但是一般的书里不会有这个式子,说明这个“公式”不怎么重要。

数学技巧,在某方面和公式差不多:你掌握一些技巧,就容易解决相应的问题。比如传统几何里添加辅助线,就是一种技巧。当然,添加辅助线的方法很多,很难全部掌握,我们只要记一些常见的思路就可以了。

再比如,我前些天看到这样一道题:已知 a, b, c 均不为 0,且 a+b+c=0,求



感觉有难度是不是?

其实这是一道选择题,而且四个备选答案都是不含字母的纯数值。这就启示我们,无论 a, b, c 到底是什么值(当然得符合条件),以上表达式的值都不变。显然,我们只要设一下这三个变量的值就可以了:比如可以令 a=1, b=1, c=-2,带入原式即得到结果。这就是做选择题的特殊值法——这当然是一种解题技巧。

如果你想要得到一个“严谨”的答案,那就费了劲了:



这样一来,严谨是严谨了,多麻烦。

数学上的技巧往往和定理、公式、法则等等密切相关。

笔者以前的文章里,曾经提到如果给出平面坐标系三个点的坐标(x₁, y₁), (x₂,y₂), (x₃,y₃),则过此三点的圆方程为



曾有网友说看不出来这个行列式为什么满足题意。如果这些网友不是没学过行列式,那就是太疏于行列式的性质了。

首先,如果将 (x₁, y₁), (x₂,y₂), (x₃,y₃) 这三个坐标的任意一个带入以上方程,都可以得到两个相同的行,因为行列式如果两行相同(或对应成比例),则行列式的值为 0,所以这三个点的坐标都满足以上方程。

又因为,如果将行列式按第一行展开,则二次项只有 (x²+y²),即 x² 和 y² 的系数相同,没有 xy 项,这正是圆方程的特征(该行列式按第一行展开的结果如下)。



所以,行列式变形的技巧是多么重要,当然其它技巧亦然。我觉得,完全鄙视技巧的人,要么是“数学之神”,要么就是不屑于解决具体问题、只会高谈阔论的人。当然,我这么说,也不是要把解题技巧吹上天,而是提倡正确看待解题技巧——这东西固然不能“包治百病”,但完全没有也不行。

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